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MICROCONTROLADORES II (FAMILIA PIC16F87X) LENGUAJE C PARA PICS

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CARACTERÍSTICAS ¢ Velocidad de operación: hasta 20 MHz de reloj. ¢  8K x 14 bits por palabra de memoria de programa

FLASH. ¢  368 x 8 bytes de memoria de datos (RAM) ¢  256 x 8 bytes de memoria de datos EEPROM. ¢  14 fuentes de interrupciones. ¢ Memoria de pila (stack) de 8 niveles de profundidad. ¢ Protecciones:

�  Power-on Reset (POR) �  Power-up Timer (PWRT) �  Oscillator Start-up Timer (OST) �  Watchdog Timer (WDT) independiente del cristal. 2

PUERTOS DE ENTRADA Y SALIDA ¢ PORTA ( RA5, RA4, RA3, RA2, RA1, RA0 )

¢ PORTB ( RB7, RB6, RB5, RB4, RB3, RB2, RB1, RB0 )

¢ PORTC ( RC7, RC6, RC5, RC4, RC3, RC2, RC1, RC0 )

¢ PORTD ( RD7, RD6, RD5, RD4, RD3, RD2, RD1, RD0 )

¢ PORTE ( RE2, RE1, RE0 ) 3

CARACTERÍSTICAS (PERIFÉRICOS)

¢ Timer 0: timer/counter de 8 bits con un pre-escalador de 8 valores.

¢ Timer 1: 16-bit timer/counter con pre-escalador

¢ Timer 2: 8-bit timer/counter con registro de estado de 8-bit, pre-escalador y post-escalador

¢ Dos módulos de Captura, Comparación y PWM (Modulación por anchura de pulso) �  Capture es de 16-bit, max. resolución es 12.5 ns �  Compare es de 16-bit, max. resolución es 200 ns �  PWM max. resolución de 10-bit 4

CARACTERÍSTICAS (PERIFÉRICOS 2) ¢ Convertidor analógico a digital de 10-bit multi-

canal ¢ Puerto serial síncrono (SSP) con SPI. (modo

maestro) e I2C (maestro/esclavo) ¢ Transmisor-Receptor síncrono-asíncrono

universal (USART/SCI) con 9-bit ¢ Puerto paralelo esclavo (PSP) con 8-bits de ancho,

con terminales de control RD, WR y CS

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ARQUITECTURA INTERNA ¢ Arquitectura HARVARD.

¢ Buses separados (datos e instrucciones).

¢ Memoria de programa : 14 bits.

¢ Memoria de datos: 8 bits.

¢ Recursos mapeados en memoria de datos.

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FUNCIONES PORTA Terminal Funciones RA0 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica

RA1 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica

RA2 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica VREF -

RA3 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica VREF +

RA4 Ent. Digital Sal. Digital Ent. contador 1

RA5 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica

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FUNCIONES PORTB Terminal Funciones RB0 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Interrupción 0

RB1 Ent. Digital Sal. Digital


RB3 Ent. Digital Sal. Digital PGM ( función LVP )



RB6 Ent. Digital Sal. Digital PGC ( función LVP )

RB7 Ent. Digital Sal. Digital PGD ( función LVP ) 10

FUNCIONES PORTC Terminal Funciones

RC0 Ent. Digital Sal. Digital Sal. Osc timer 1 Ent. Contador 1

RC1 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Osc Timer 1 Captura/Comp/PWM 1

RC2 Ent. Digital Sal. Digital Captura/Comp/PWM 2

RC3 Ent. Digital Sal. Digital Reloj sincrono SPI Reloj síncrono I2C

RC4 Ent. Digital Sal. Digital Datos entrada SPI Datos I2C

RC5 Ent. Digital Sal. Digital Datos salida SPI

RC6 Ent. Digital Sal. Digital Transmisión USART

RC7 Ent. Digital Sal. Digital Recepción USART 11

FUNCIONES PORTD Terminal Funciones RD0 Ent. Digital Sal. Digital Bit 0 puerto paralelo esclavo

RD1 Ent. Digital Sal. Digital Bit 1 puerto paralelo esclavo






RD7 Ent. Digital Sal. Digital Bit 7 puerto paralelo esclavo 12

FUNCIONES PORTE Terminal Funciones RE0 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica Lectura PSP

RE1 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica Escritura PSP

RE2 Ent. Digital Sal. Digital Ent. Analógica Habilitación PSP

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LENGUAJE C. TIPOS DE DATOS. El compilador CCS acepta los siguientes tipos de variables:

Especificación Significado Tamaño Rango char carácter 8 bits 0 a 255 (sin signo)

Int entero 8 bits 0 a 255 (sin signo)

float Coma flotante 32 bits 6 bits de precisión

double Float doble precisión

No soportado No para PCM

void Sin valor nulo Ninguno

int1 Entero de 1 bit 1 bit 0 a 1

int8 Entero de 8 bits 8 bits 0 a 255 (sin signo)

int16 Entero de 16 bits 16 bits 0 a 65535

int32 Entero de 32 bits 32 bits 0 a (232-1)

Short Entero de 1 bit 1 bit 0 a 1

long Entero de 16 bits 16 bits 0 a 65535 (sin signo)

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LENGUAJE C. TIPOS DE DATOS Todos los tipos de datos son por defecto sin signo (unsigned) salvo los de tipo float. Para almacenar datos con signo, hay que introducir el modificador signed delante del tipo. El efecto que se consigue es el recogido en la siguiente tabla.

Los números negativos se codifican en complemento a 2. Cuando se opera con distintos grupos de datos en una misma expresión, se aplican una serie de reglas para resolver las diferencias. En general se produce una “promoción” hacia los tipos de datos de mayor longitud presentes en la expresión.

Especificación Significado Tamaño Rango

Signed char carácter con signo 8 bits -128 a 128

Signed int Entero con signo 8 bits -128 a 128

Signed long Coma flotante 16 bits -32768 a 32768

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LENGUAJE C. CONSTANTES

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OPERADORES ARITMÉTICOS

OPERADORES RELACIONALES

!=

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OPERADORES LÓGICOS

OPERADORES A NIVEL DE BITS

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OPERADORES DE INCREMENTO Y DECREMENTO

OPERADORES DE CORRIMIENTO

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VARIABLES ¢ Las variables se utilizan para nombrar posiciones de

memoria RAM; se deben declarar, obligatoriamente, antes de utilizarlas; para ello se debe indicar el nombre y el tipo de dato que se manejará. Se definen de la siguiente forma:

¢ TIPO NOMBRE_VARIABLE[=VALOR INICIAL] �  TIPO hace referencia a cualquiera de los tipos de datos �  NOMBRE_VARIABLE puede ser cualquiera y el valor inicial

es opcional. Ejemplos:

byte k = 5; byte const SEMANAS = 52;

float temp_limit=500.0; char k, kant=‘0’; int x,y,z;

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VARIABLES ¢ Las variables pueden ser de tipo LOCAL o

GLOBAL. ¢ Las variables locales sólo se utilizan en la

función donde se encuentran declaradas; las variables globales se pueden utilizar en todas las funciones del programa. Ambas deben declararse antes de ser utilizadas y las globales deben declararse antes de cualquier función y fuera de ellas. Las variables globales son puestas a cero cuando se inicia la función principal main(). 21

EJEMPLO DE VARIABLES LOCALES Y GLOBALES

int16 counter; //Variable global Void FUNCION ( ) {

int dato1, dato2=34; //Variables locales

} void main() {

int8 suma; //Variable local }

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FUNCIONES Las funciones son los bloques constructivos fundamentales en C. Todas las sentencias deben encontrarse dentro de funciones. Las funciones deben ser definidas antes de ser utilizadas. Formato general de definición de una función:

Tipo_dato nombre_función (tipo param1, tipo param2, …) {

cuerpo de la función (sentencias); }

El tipo de dato devuelto se indica mediante tipo_dato. Si no se indica nada, se entiende que devuelve un entero. Si no devuelve nada debe incluirse una especificación tipo void.

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La manera que tiene una función para devolver un valor es mediante la sentencia return: return (expresión); ó return expresión;

La expresión debe proporcionar el mismo tipo de dato que el especificado en la función. Si no debe devolver nada, se finaliza con: return;

Cuando una función se encuentra con una sentencia return se vuelve a la rutina de llamada inmediatamente y las sentencias posteriores a return no se ejecutan.

Además de con las sentencia return, las funciones terminan su ejecución y vuelven al lugar desde donde se les llamó cuando alcanzan la llave de cierre de función } tras ejecutar la última sentencia de la misma.

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Además de devolver valores, una función también puede recibir parámetros (denominados argumentos) según se indicó en su definición. Por ejemplo:

int suma(int a, int b) { return(a+b); } main() { int c; c= suma(10 , 23); }

Los argumentos se pueden pasar a las funciones por valor o por referencia. La llamada por valor copia el argumento de llamada en el parámetro formal de la función y no modifica su valor en la función de partida.

Parámetros formales

Argumentos de llamada

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DECLARACIONES DE CONTROL

If – else: if (expresión) sentencia1; else sentencia2;

If – else: if (expresión) { sentencia1;} else { sentencia2;}

If-else Cuando la expresión evaluada es verdadera, Las

instrucciones de la sentencia 1 son ejecutadas. Si la expresión es falsa, las instrucciones de la sentencia 2 son ejecutadas. La expresión debe ser evaluada a un valor entero. Los paréntesis que encierra la expresión son obligatorios. La palabra especial “else sentencia 2” es opcional.

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Sentencia if. Se ejecuta una sentencia o bloque de código si la expresión que acompaña al if tiene un valor distinto a cero (verdadero). Si es cero (falso) continúa sin ejecutar la sentencia o bloque de sentencias. if (expresión) ó if (expresión=sentencia)

{ sentencia 1; sentencia 2; … }

Sentencia if - else Se evalúa una expresión y, si es cierta se ejecuta el primer bloque de código o sentencia 1. Si es falsa, se ejecuta el segundo. if (expresión) sentencia 1; else sentencia 2;

NOTA: Se pueden combinar varios if - else para establecer múltiples caminos de decisión

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A=0? C=5

B=10

If (A==0) B=10; Else C=5;

If (A!=1) B=10; Else C=5;

NO

SI

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A>20? B=15

B=5

If (A>10) {IF(A>20) B=5; Else B=15;}

NO

SI

A>10?

SI

NO

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A>20? B=15

B=5

if (A>10) {IF(A>20) B=15;} else B=5;

SI

NO

A>10?

SI

NO

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Sentencia switch Sustituye a if-else cuando se realiza una selección múltiple que compara

una expresión con una lista de constantes enteras o caracteres. Cuando

se da una coincidencia, el cuerpo de sentencias asociadas a esa constante se ejecuta hasta que aparezca break.

switch (expresión) { case constante 1:

grupo de sentencias; break;

case constante 2: grupo de sentencias; break;

… default:

grupo n de sentencias; }

No puede haber dos constantes iguales en dos c a s e d e l a m i s m a sentencia switch.

default es opcional y el bloque asociado se ejecuta sólo si no hay ninguna c o i n c i d e n c i a c o n l a s constantes especificadas.

Nota: break es opcional. Si no aparece se sigue con el case siguiente.

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A=2? B=2 SI

A=0?

NO

A=3? B=3 SI

NO

NO

B=1 SI

switch (A){ case 0:

B=1; break; case 2: B=2; break; case 3: B=3; break; default: break;

}

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Sentencia de ciclo for. Se emplea para repetir una sentencia o bloque de sentencias: for (inicialización; condición; incremento) { sentencia(s); } En la inicialización se le asigna un valor inicial a una variable que se emplea para el control de la repetición del bucle. La condición se evalúa antes de ejecutar la sentencia. Si es cierta, se ejecuta el bucle. Si no, se sale del mismo. El incremento establece cómo cambia la variable de control cada vez que se repite el bucle. Es posible anidar bucles for para modificar dos o más variables de control.

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N<=10? NO

NO

IMPRIMIR N N=N+1 SI

SI

NO

N=1

for(N=1;N<=10;N++) {

Printf(“%u”, N); }

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Sentencia de ciclo while: La repetición se lleva a cabo mientras sea cierta una expresión. while (expresión) { sentencia(s); }

La expresión se evalúa antes de cualquier iteración. Si es falsa, ya no se ejecuta la sentencia o bloque de sentencias. Sentencia de ciclo do-while:

do { sentencia(s); } while (expresión);

Las sentencias se ejecutan antes de que se evalúe la expresión, por lo que el bucle se ejecuta siempre al menos una vez.

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COMENTARIOS

Los comentarios se incluyen en el código fuente para documentar y orientar al programador sobre el código que se diseña. Son ignorados por el compilador y no afectan a la longitud ni rapidez de ejecución del código final. Un comentario se puede colocar en cualquier lugar del programa y pueden tener la longitud y el número de líneas que se quiera.

Hay dos formatos posibles para los comentarios: Formato 1. Empiezan por // y llegan hasta el final de la línea.

// Esto es un comentario. Formato 2. Empiezan por /* y finalizan por */. No es posible anidar

comentarios con este formato. Ejemplos: /*Esto también es un comentario*/ /*Pero esto que /*parece un comentario válido*/ no lo es*/

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OTRAS SENTENCIAS ¢ Return: se emplea para devolver datos en las

funciones. ¢ Break: permite salir de un bucle, se utiliza para

While, For, Do y Switch. ¢ Goto: provoca un salto incondicional.

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DIRECTIVAS

¢ Las directivas de pre-procesado comienzan con el símbolo # y continúan con un comando específico. La sintaxis depende del comando. Algunos comandos no permiten otros elementos sintácticos en la misma expresión.

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DIRECTIVAS DE INTERÉS # DEVICE chip: permite definir el PIC con el que se

realizará la compilación. Ejemplo: #device PIC16F877

#FUSES options: permite definir la palabra de

configuración para programar un PIC. Ejemplo: #fuses XT,NOWDT,PUT,NOPROTECT, NOLVP

#INCLUDE <archivo>: permite incluir un fichero en el

programa. Ejemplo: #INCLUDE <16f877.h>

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DIRECTIVAS DE INTERÉS

#USE DELAY (CLOCK=SPEED): permite definir las frecuencias del oscilador del PIC, el compilador lo utiliza para realizar cálculos de tiempo. Se puede utilizar M, MHZ, K y KHZ para definir la frecuencia. Ejemplo: #use delay(clock=4000000)

Luego de definida en las declaraciones se pueden utilizar las funciones: delay_ms(tiempo en milisegundos) delay_us(tiempo en microsegundos) delay_cycles(tiempo en base a los ciclos de máquina)

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FUNCIONES ¢ El compilador CCS suministra una serie

de funciones predefinidas para acceder y utilizar el PIC y sus periféricos. Estas funciones facilitan la configuración del PIC sin entrar en el nivel de los registros especiales.

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MANEJO DE LOS PUERTOS

¢ En lenguaje C se pueden gestionar los puertos de dos formas:

�  Se declaran los registros TRISX y PORTX definiendo

su posición en la memoria RAM como variables de C.

�  Utilizando las directivas específicas del compilador

(#USE FAST_IO,#USE STANDARD_IO)

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MANEJO DE LOS PUERTOS ¢ A través de la RAM: #BYTE variable=constante. Ejemplo: #BYTE TRISA=0x85 //variable TRISA en 85h #BYTE PORTA=0x05 //variable PORTA en 05h #BYTE TRISB=0x86 //variable TRISB en 86h #BYTE PORTB=0x06 //variable PORTB en 06h #BYTE TRISC=0x87 //variable TRISC en 87h #BYTE PORTC=0x07 //variable PORTC en 07h

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¢ Una vez definidas estas variables se pueden configurar y controlar los puertos a través de los comandos de asignación.

TRISA= 0xFF; TRISB= 0x00; TRISC=0x0F; ¢ Escritura en los puertos: PORTC=0x0A; ¢ Lectura de puertos: dato=PORTA; // Asigna el valor del puerto A a la

// variable dato. 44


Existen unas funciones de C que permiten trabajar bit a bit con los registros o variables definidas previamente. Estas funciones son las siguientes: bit_clear(var,bit); bit_set(var,bit); Bit_test(var,bit); Swap(var);

Ejemplos: bit_set(PORTC,4); If (bit_test(PORTB,0)==1) bit_clear(PORTB,1);

45


¢ Se puede declarar un bit de un registro mediante la directiva #BIT, lo que permite trabajar directamente con el terminal:

#BIT nombre = posición.bit. Ejemplo: #BIT RB4=0x06.4 //PORTB=0x06 RB4=0;

46

MANEJO DE LOS PUERTOS #include <16F877.h> #fuses XT,NOWDT,NOLVP #use delay (clock=4000000) #BYTE TRISB=0x86 #BYTE PORTB=0x06 #BYTE OPTION_REG=0x81 void main ( ) {

bit_clear (OPTION_REG,7); bit_set (TRISB,0); bit_clear (TRISB,1); bit_clear (PORTB,1); while (1){ if (bit_test(PORTB,0)==1) bit_clear(PORTB,1); else bit_set(PORTB,1); }

}

47

MANEJO DE PUERTOS

¢  A través de las directivas El compilador ofrece funciones predefinidas para trabajar con los puertos. Estas funciones son:

output_X(valor); input_X( ); set_tris_X(valor); port_b_pullups (valor); //True o FALSE get_tris( );

Ejemplo:

output_A(0xFF); valor=input_B( ); set_tris_C(0x0F); 48

MANEJO DE PUERTOS ¢  Existen una serie de funciones asociadas a un pin*. El

parámetro pin se define en el fichero include con un formato del tipo PIN_Xn, donde X es el puerto y n es el número de pin.

#define PIN_A0 40 #define PIN_A1 41

Las funciones son: output_low (pin*); output_high (pin*); output_bit (pin*,valor); output_toggle (pin*); output_float (pin*); // pin de entrada a tensión

flotante input_state (pin*); Input (pin*);

49

MANEJO DE PUERTOS

¢ Las funciones output_x() e input_x() dependen de la directiva tipo #USE_IO que esté activa. Directivas:

#USE FAST_IO(PUERTO) Con la función output_x() se saca el valor al puerto y con la función input_x() se lee el puerto. La directiva no modifica previamente el registro TRIS correspondiente.

50

MANEJO DE PUERTOS #include <16F877.h> #fuses XT,NOWDT,NOLVP #use delay (clock=4000000) #use fast_io(B) void main ( ) {

port_B_pullups (TRUE); set_tris_B(0x01); output_low(PIN_B1); while (1){ if (input(PIN_B0)==1) output_low(PIN_B1); else output_high (PIN_B1); }

} 51

MANEJO DE PUERTOS

#USE STANDARD_IO(PUERTO) Con la función output_x() el compilador se

asegura de que el terminal, o terminales correspondientes sean de salida mediante la modificación del TRIS correspondiente. Con la función input_x() ocurre lo mismo pero asegurando el terminal o terminales como entrada. Es la directiva por defecto. Entonces, el ejemplo anterior quedaría:

52

MANEJO DE PUERTOS

#include <16F877.h> #fuses XT,NOWDT,NOLVP #use delay (clock=4000000) #use standard_io(B) void main ( ) {

port_b_pullups (TRUE); output_low(PIN_B1); while (1){ if (input(PIN_B0)==1) output_low(PIN_B1); else output_high (PIN_B1); }

} 53

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN C ( CICLO WHILE )

// Definición de variables globales // Definición de funciones void main(void) { // Definición de variables locales

// Configuración de registros (recursos y puertos) // ciclo infinito while ( 1 )

{

// Programa de usuario

} } 54

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN C ( CICLO FOR ) // Definición de variables globales // Definición de funciones void main(void) { // Definición de variables locales

// Configuración de registros (recursos y puertos) // ciclo infinito for ( ; ; )

{


} }

55

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA EN C ( CICLO DO - WHILE ) // Definición de variables globales // Definición de funciones void main(void) { // Definición de variables locales

// Configuración de registros (recursos y puertos) // ciclo infinito do

{


} while ( 1 ) ; }

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